论文部分内容阅读
通过实地调查和实验室研究，对重金属生物可利用性研究中三个待解决的问题(复合污染、受试生物和评价方法)进行了探讨。具体而言：在铅汞复合污染条件下进行了典型环境介质中生物可利用性的变化研究；对陆生植物绿豆的系统研究，证实了绿豆可作为基于毒性效应与生物积累相结合的生物可利用性研究中的受试生物；在水生生物斑马鱼的生物可利用性研究中，尝试并探讨了能定量表征生物可利用性的变化的相对生物可利用性变化.移动平均线( Rb-SMA)方法。
重要研究结果有：
1.采用4 mIHNO3-1 mlH2O2为消解溶剂，3％柠檬酸(C6H8O7)+1％硝酸( HNO3)为载流，1，5％硼氢化钾(KBH4)+1.0％铁氰化钾(K3Fe(CN)6)+2.0％氢氧化钾(KOH)为还原剂，微波消解.氢化物发生原子荧光法满足对样品中铅和汞含量的同步测定。
2.实地调查的沈阳市区水-土-生物介质中存在着不同程度的铅汞复合污染。铅汞复合污染比值(铅/汞)：底泥大约是2000；土壤大约是1200；水体是450左右；地表植物在250左右；浮游生物在20左右。土壤中铅的生物有效态含量(能被生物所利用的部分)一般低于其总量的10％，少数底泥中铅的生物有效态含量稍高(最高16.79％)；土壤汞的生物有效态含量一般低于其总量的5％。
3.Pb(N03)2和HgCI2单一条件下对水培绿豆种子发芽率的IC50分别为371.2(343.4～403.9) mg/L和7.014(6.569～7.521) mg/L；对根伸长抑制率的IC50分别为108.3(70.35～181.2) mg/L和1.988(1.333～5.290) mg/L；对离体绿豆根尖边缘细胞存活率2h抑制的IC50值分别为42.52(295.4～417.4)μg/L和0.322(0.279～0.388)μg/L。汞比铅对绿豆的发芽、根的伸长和根边缘细胞的毒性更大。铅和汞的联合作用类型主要为相加或协同作用。绿豆离体根边缘细胞是很好的植物毒性试验的受试体。毒性实验以选取20 mm绿豆根长时的边缘细胞，2h内的染毒时间为宜。在指示植物的生态毒性的指标的敏感性上依次为根边缘细胞存活率抑制>根伸长抑制>发芽率抑制。
4.各生长指标的变化均表明绿豆幼苗的生长受到了铅汞胁迫的影响，铅和汞的联合作用类型主要为相加或协同作用。水培条件下，铅和汞的胁迫导致了生物量(全株、叶片鲜重)的降低，茎(株高)和根(最大根长)的发育受到抑制；根系TAAR(总吸收面积)、AAAR(活跃吸收面积)和A/T的比例都随着铅汞的浓度的增加而减小。土培条件下，地上部鲜重出现低促高抑的现象，株高则持续受到抑制；高浓度的铅和汞胁迫导致了地上部鲜重的显著降低，并影响茎(株高)的发育。另外，选取的各生长指标在对植株伤害的指示灵敏性上依次为叶片鲜重>全株鲜重>最大根长>株高。
5.各生理生化指标的变化均表明绿豆幼苗的生理生化过程受到了铅汞胁迫的影响，铅和汞的联合作用类型主要为相加或协同作用。随着铅和汞浓度的增加，叶片中可溶性蛋白含量，叶绿素a，b的含量和叶绿素a/b值呈不断下降的趋势；叶片MDA含量整体呈现出持续上升的趋势；叶片中Na+，K+-ATPase活性持续降低，Ca+，Mg+-ATPase活性则呈现先升后降的趋势。铅汞的胁迫影响了蛋白质的生物合成和光合作用，可溶性蛋白和叶绿素的合成持续被抑制；同时，幼苗体内活性氧积累并诱发了膜脂质过氧化作用，参与生理生化过程的酶的活力也随即发生改变；进而抑制了细胞的分裂，阻碍了幼苗的生长发育。铅汞胁迫下导致的生理生化指标的变化与诸如减少产量、根系毒害等生长指标所指示的生长过程中受到的影响相对应。
6.绿豆体内铅和汞含量随重金属浓度的提高而提高，同时生长及生理生化活动受到影响，植物受到毒害。以Pb(NO3)2和HgCl2单一条件下对水培绿豆种子根伸长抑制率的ICIo为绿豆幼苗生长的安全浓度阈值，铅为18.97(0～59.56) mg/L；汞为0.559(0～1.216) mg/L。在安全阈值下，芽体对铅、汞的吸收与富集无显著性的差异(p>0.05)；当超过阈值后，芽体显著提高了对铅和汞的吸收富集能力。
7.铅与汞主要分布在幼苗根中，根对铅和汞的富集系数都是最高的。水培条件下，铅在幼苗体内分布趋势是根>叶>茎，汞的趋势不明显；土培条件下，铅和汞的分布都满足根>叶>茎。水培绿豆全株对铅和汞的富集系数分别在0.83～1.13％和1.72～2.59％之间，平均值分别为0.96％和2.15％；土培的富集系数分别在0.61～2.16％和0.38～1.52％之间，平均值分别为1.18％和0.82％。铅汞复合污染使得铅和汞的生物可利用性增强。
8.Rb-SMA法适用于定量的分析在单因素或多因素环境条件变化时生物可利用性的相对变化，能清晰的表征这种变化的短期波动与长期趋向，短期及长期时间段(步长)的选取分别以<5％和<30％的总暴露时间为宜。依据Rb-SMA法，相比于无底泥，有底泥的暴露条件下，斑马鱼对铅的生物可利用性降低了30％、对汞的生物可利用性降低了10％。
9.斑马鱼体内铅/汞复合污染比值为0.5左右，体内铅分布依次为头部(脑、鳃和头骨)>内脏(肝，肾、脾、消化道和生殖腺)>其他组织(肌肉，骨骼和尾)；汞分布依次则为内脏>头部>其他组织。结合实地调查与实验室研究结果发现水生生态系统中铅/汞的比值随底泥-水体-浮游生物-鱼而依次降低。